• Ahorro de dinero en los sistemas de distribución eléctrica de los hospitales.

Default Alternative Text

Figura 1: El hospital Wolfson Children's Hospital, Jacksonville, Fla. recientemente recibió una actualización del sistema UPS. Las instalaciones de los departamentos de imagenología se instalaron en un UPS central. TLC Engineering for Architecture realizó la actualización. Cortesía: TLC Engineering for ArchitectExiste mucha incertidumbre alrededor de los hospitales: tasas de reembolso, censos, corte en el suministro eléctrico y huracanes. Sin embargo, una cosa sí es cierta: los costes de utilidad para estas instalaciones continuarán elevándose.

Diseñar el sistema eléctrico de un hospital es realmente desafiante. Principalmente, ha habido un enfoque en proporcionar un sistema eléctrico sostenible y confiable. Muchos hospitales se han unido al movimiento ecologista de nuestra industria mediante la aplicación de LEED o el establecimiento de objetivos energéticos con otros programas de documentación preceptiva. Esto forma parte de su filosofía altruista como buenos representantes del planeta. He sido muy afortunado por trabajar con varias redes de hospitales que tienen esta convicción. Su arduo trabajo en la vanguardia de diseño ha permitido el desarrollo de diversas tecnologías verdes que usamos actualmente (véase Figura 1).

No obstante, ignoremos el repiqueteo del tambor ecológico en el fondo por un momento. Todo empleado de hospital con el que he trabajado, ya sea el Director de la instalación, un eléctrico o un Director de Finanzas, está realmente interesado en tener otro tipo de ahorro: el dinero. Los costes de utilidad e infraestructura son gastos que la administración del hospital debe controlar para lograr su misión: salvar vidas.

Un hospital normal consume una cantidad de energía exorbitante comparada con la de un edificio convencional. De acuerdo con la Guía de Diseño Energético Avanzado de ASHRAE, los hospitales representan menos de 2% de la superficie y casi 6% de la energía consumida en EE.UU. Un hospital grande promedio consume 234 kBtus/pie cuadrado de acuerdo con la Administración de Información Energética de EE.UU.

Entonces, ¿qué significa esto para un ingeniero eléctrico? Significa que cualquiera que sea la medida de ahorro de energía que se implemente, podría ser dos o tres veces más efectiva como lo sería en un edificio convencional, simplemente por el tamaño de las cargas. Desafortunadamente, la mayor parte de la energía utilizada en un hospital (54% de acuerdo con la Guía de Diseño Energético Avanzado de ASHRAE para hospitales grandes) esta destinada a sistemas HVAC y calentamiento de agua local, la cual está fuera de la influencia directa de los ingenieros eléctricos.

La iluminación es tradicionalmente vista por los ingenieros eléctricos como el mayor objetivo de ahorro de energía. Según la Administración de Información Energética de EE.UU., la iluminación es responsable de 21% de la energía total utilizada en edificios comerciales. En los hospitales, su uso puede ser de 8% a 10%. El diseño de iluminación ha sido abordado por diversos autores. Sin embargo, no es la única posibilidad, especialmente en un hospital.

Que deja más de 35% de las cargas del hospital en la categoría de otros. En edificios comerciales, existe un movimiento para controlar diversas cargas de potencia convenientes con la automatización de los edificios. Ya que ésta no es una opción viable en muchas de las áreas de atención al paciente de un hospital, necesitamos ser un poco más creativos.

Ahorro de energía, costes de mantenimiento.

Actualizar un sistema UPS de un hospital con un UPS centralizado moderno es una forma de ahorrar dinero y energía. Los hospitales de manera constante actualizan tecnologías y tecnologías de vanguardia que requieren UPS premium y/o acondicionadores de potencia. Lamentablemente, muchos hospitales están plagados de una mezcolanza de UPS de diversos tamaños y rendimiento. Por lo general, se implementan de manera de "punto de uso" para cargas individuales durante cada expansión, proyecto o iniciativa dentro de la infraestructura del edificio en constante evolución. Este enfoque distribuido dirige a muchos UPS de gran tamaño que funcionan en el rango inferior de sus curvas de eficacia. Normalmente estos UPS son de diversos fabricantes con características y etiquetas inconsistentes. En general, son problemas de mantenimiento y grandes consumidores de energía.

Las mayoría de los UPS en un hospital se dividen en dos categorías: Departamento de TI y departamento de imagenología (es decir, radiología, tomografías, rayos x,) Los perfiles de carga y usos para estas dos categorías son significativamente diferentes y deben siempre considerarse de manera separada. Ello no significa que no puedan estar en el mismo UPS, pero se debe poner mucha atención a la forma en la que están conectados los sistemas.

Los UPS del departamento de TI se localizan normalmente en los armarios TI o en el centro de datos. Diversos armarios de distribución de TI contienen unidades UPS standby conectadas con cable de bajo costo. Son sorprendentemente eficientes porque se quitan de un solo paso de un cargador de batería. A veces, un cliente puede tener un UPS interactivo de linea conectado con cable en un armario, el cual también es relativamente alto en la escala de eficiencia. Remplazar estas unidades con energía desde un UPS central no ofrecerá un ahorro significativo de energía. Sin embargo, el hacerlo sería basarse estrictamente en las ventajas del mantenimiento preventivo.

El centro de datos del departamento de TI suele ser una mejor oportunidad para ahorrar energía. En mi experiencia, esto podría ser casi cualquier cosa, dependiendo de cómo la instalación ha existido. He visto unidades de conversión doble fase 3 antiguas así como UPS conectados a un sólo cable esparcidos en el piso. Siempre existe una posibilidad de combinar unidades dispares múltiples de menor eficacia a un sistema UPS único. Sólo para aclarar, en general considero un sistema UPS modular con bypass de mantenimiento individual vs. una unidad UPS única que calificaría como un punto único de fallo para el departamento. Este punto de fallo requiere una discusión más larga, pero los clientes normales de hospital están satisfechos con tecnologías UPS duales que puedan mantener.

La mayoría de las cargas de los departamentos de TI no varían de manera significativa a lo largo del día. Por lo tanto, hay pocas oportunidades para programar el nivel de protección de energía proporcionada en estas áreas.

En cambio, el departamento de imagenología representa una gran oportunidad para el ahorro de energía en un hospital. Cada pieza del equipo médico en este departamento tiende a tener un UPS proveído como parte del paquete del equipo por parte del fabricante de equipos médicos. El UPS normalmente se almacena en un cuarto en el actual departamento de imagenología. Ya que la instalación del equipo médico fue prioridad cuando la unidad se instaló, las características eléctricas se consideran rara vez. En general, estos UPS:

  • Tienen menor eficacia
  • No cuentan con capacidades modernas para modos de ahorro de energía
  • No son capaces de programar entre conversión en línea completa y modo de ahorro de energía
  • Son de gran tamaño para el tipo de carga que dan
  • No se comunican con el sistema de automatización del edificio

Desarrollar un sistema UPS único para todo el departamento es relativamente fácil, dependiendo de la cantidad y del tipo de equipos de imagen dentro del departamento.

Para fines ilustrativos, considere un departamento hipotético de imagenología y cirugía, con dos sistemas de imagen por resonancia magnética, dos escáneres de tomografía computarizada, un cuarto de resonancia magnética intraoperatoria, un cuarto de tomografía computarizada intraoperatoria, con los fabricantes de equipos que proporcionan un UPS para cada pieza del equipo. La evaluación de la demanda continua y las corrientes de influjo para cada pieza del equipo permite el desarrollo de una solución con UPS central que ahorrará capacidad (véase figura 2).

Figura 2: Esta gráfica compara el tamaño de un sistema UPS para cargas de equipo asociados al hospital cuando se consolidan en un UPS único grande. Cortesía: TLC Engineering for Architect

En esta solución hipotética, el UPS único ahorraría 600kVA de la capacidad innecesaria de UPS. Tradicionalmente, la capacidad extra es algo bueno en el diseño eléctrico porque no se paga mucho consumo de energía por la capacidad adicional, pero en este caso la capacidad extra se vuelve muy cara.

El primer ahorro de dinero sería ahorrando la capacidad de la batería y el continuo mantenimiento de éstas. Ahorrar 600kVA de la capacidad de batería le ahorra al propietario casi $100,000 del coste de material cada 4 a 6 años para las baterías VRLA de 10 años. Esto no incluye el costo de mano de obra para instalar las baterías de repuesto o cualquier otro costo de reparación asociado. Aunque el cliente utilice personal interno, esto es un ahorro conservador de $20,000/año.

El segundo ahorro de dinero es la oportunidad de utilizar más modos de bajo consumo durante períodos después del trabajo. El UPS único propuesto se especificaría con una capacidad de proporcionar un modo de eficacia de 96% o 99% durante horas libres (en muchos hospitales el equipo de departamento de imagenología no trabaja de noche). Utilizar un modo de eficacia de 99% 10 horas por noche en el caso hipotético mencionado anteriormente (aprox. 500kVA) le ahorra al propietario más de $30,000.00 anuales, incluyendo los costes del sistema HVAC.

Coste del inmueble: El promedio 150-200kVA del sistema UPS utiliza 80-100 pies cuadrados de superficie dentro del departamento de diagnóstico, espacio que muchos departamentos no pueden darse el lujo de sacrificar para usos que no generan ingresos. Es difícil evaluar un ahorro anual para los ahorros de bienes raíces. Sin embargo, para construir un espacio comparable costaría $400/pie cuadrado vs. colocarlo $100/pie cuadrado de espacio. Tomando el ejemplo hipotético y una propiedad de 20 años, se produce un costo eludido de aproximadamente $7,500/año. Sin embargo, el beneficio real es tener más espacio disponible en la parte más volátil del hospital.

Por último, si lo construye, el personal de mantenimiento iría. Proporcionar un sistema UPS centralizado permite al personal enfocarse en aprender un tipo de sistema UPS, el cual garantiza resultados predecibles siempre y cuando el equipo opere en un entorno que promueva una constante atención. También deja a las actividades de mantenimiento preventivo requerido fuera de las áreas más demandantes del hospital, lo que mantiene las puntuaciones de satisfacción del personal altas.

Ahorro de dinero a través de la gestión de demanda co-generativa.

En el pasado, un hospital (normalmente equipado con un generador de Nivel 1) era un candidato perfecto para acuerdos de recorte de picos en una empresa. No obstante, esto se ha vuelto más desafiante en los últimos dos años con la llegada de los requisitos Tier IV de la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos para los generadores utilizados en esta aplicación. La prima por actualizar u ordenar un generador para cumplir con los requisitos Tier IV normalmente no es rentable en las áreas de EE.UU. donde la electricidad es relativamente barata.

Sin embargo, la abundancia del gas natural proporciona una nueva oportunidad para diversos hospitales existentes que necesitan más energía de emergencia y quieren recortar los cargos de demanda de utilidad y/o entrar en un acuerdo formal de corte de picos en la empresa. Las turbinas a gas natural proporcionan según la Agencia de Protección Ambiental de EE.UU. soluciones de energía de emergencia. El tiempo de inicio de una turbina la excluye de ser un generador de seguridad de vida. Sin embargo, esta tecnología tiene el potencial para ser un ganador del triple balance de resultados al proporcionar:

  • Gestión de demanda y/o de corte de picos de la carga eléctrica.
  • Energía standby opcional para los sistemas que el hospital tiene que ejecutar en un apagón prolongado.
  • El calor co-generativo que puede recolectarse por sistemas de agua caliente dentro del hospital.

Las facturas de los servicios públicos y el acuerdo de la instalación son realmente el punto de inicio para determinar si esta opción de ahorro de dinero es viable. Diversos factores deben estar presentes para que esto sea un diseño exitoso:

  • Acceso a la infraestructura del gas natural
  • Una parte significativa del recibo eléctrico debe ser debido a una carga de demanda. Esta cantidad de dinero es lo que la adición de una turbina puede reducir de manera significativa.
  • El tamaño de la turbina debe considerar la carga eléctrica base mínima presente en la instalación. La eficacia de la turbina no estará presente si no se mantiene en su plena capacidad.
  • Cualquier tipo de programa de gestión de demanda de utilidades con la empresa que pueda sufragar las tasas de energía.

La inversión inicial para una turbina de gas natural de alta eficacia puede ser abrumadora (el coste inicial excede normalmente los $2M). Pero la evaluación de la rentabilidad de inversión de su cliente basada en los costes de servicios de compensación y las ventajas co-generativas producirán normalmente flujo de caja positivo en menos de 3 a 4 años y recompensa en 7 años. Esto es considerado como una inversión a largo plazo y muchas veces poco atractiva para algunos clientes. Sin embargo, dé a sus clientes la evaluación y deje que ellos decidan cómo gastar su dinero. Somos asesores en ingeniería de confianza, no contadores. Los CFO de los clientes pueden tener una perspectiva muy diferente sobre el buen uso de su dinero.

Ambos enfoques han sido exitosos para mí. Espero que usted también pueda emplear algunas de las mismas estrategias en sus siguientes sesiones de estrategias de ahorro de energía con sus clientes.

CSE_Logo_Color_ID

Powered by ContentStream®